Способ получения горючих газов из угля и устройство для его осуществления

Для автотермичной газификации угля с кислородом известны три технологических принципа газификация в летящем потоке, при которой используется мелко раамолотая угольная пыль и про- 5 изводится газ с высокой температурой и малым содержанием метана газификация в псевдоожиженном слое, при которой используется уголь со средними размерами Частиц и достигаются средние температуры шахтная газификация при которой используется кусковой уголь и производится газ с-низкой температурой, а если не используется кокс, тос высоким содержанием метана.Известен способ газификации топпива, согласно которому стекающий из нижней части шахтного газифнкатора шлак можно тушить внутри шахдного газификатора и гранулировать на водянойбане. При этом жидкий шлак сначаласобирается в ванне и от нее течет в у установленную под шахтным газификато ром водяную баню. Возникающий при поступлении шлака в водяную баню водяной пар через обходной трубопровод нагнетается в верхнюю часть шахтного газификатора над зоной плавки шлака. Посредством этого предотвращается попадание водяного пара в нижнюючасть шахтного реактора 1. Однако при этом способе возможнонедостаточное использование теппосодержания жидкого шлака, так как обра-55 эующийся пар используется в качестве технологического пара В НЗУДОВЛЕТВО рительной степени.7 Известен способ газификации, в коедц хтором подаваемый от двух боковых га-А вификаторов пылевидного топлива первичный газ направляется через засыпку в шахтном газификаторе. Угольная пыль должна быть в значительной степени преобразована с помощью кисло- ВОДЕ, прежде чем она-попадает на заСЫПКУ ИЗ КУСКОБОГО угля или кокса,так как в противном случае слой бы засорился.При этом способе шлак может отводиться жидким или сухим 2.уЫПУск жидкого шлака из шахтных гштжшщш,шюшеютткятд давлением, требует сложных техничесКИх-устройств, поэтому Названные спо- 55 собы не пригодны для газификации под давлением. Кроне того, при этих способах полностью или значительно те 25к ОЯЗТСЯ ЕИДИМОЕ ИЛИ СКВЫТОЗ теплосе держание жидкого шлака. ,Известен способ производства смесей горючего газа из мелкозернистых видов топлива, при котором часть угля сжигается с помощью газификационных7 КОТОРЫЕ ВЫПОПНБНЫ как ЦИКЛ 6 ННЫЕ ГОрелки, а образующийся таким образом первичный газ протекает через псевдоожиженный слой из оставшегося угля,тпри этом происходят химические реакдции с углем и охлаждение первичного газа З. Этот способ соединяет относительно высокую экономичность в пространстве и времени прямоточного способа на первой ступени с хорошимосуществим на практике только тогда,когда горелки производят сухой шлак,так как в противном случае псевдо-Наиболее близким к изобретению по ТеХНИЧеСКОЙ СУЩН 0 сти является способ получения горючих газов из угля с помощью газифицирующих агентов, вклюЧЭЮЩИЙ газификацию угольной пыли кислородом или кислородсодержащим газом и паром и/или углекислым газом в одной или нескольких горелках, подачу получающегося первичного газа через слой из крупных кусков угля в проти вотоке снизу вверх с образованием горючего гвзаи жидкого шлака, отводи мого из нижней части газификатора Ц.Известный способ осуществляют вй УСТВОЙСТБВ для получения горючих газов из угля с помощью газифицирующих агентов, включающем шахту газификатора, снабженную в верхней части средСТВОМ ДЛН ЗЭГРУЗКИ Угля и в нижней части выступом для образования свободной поверхности слоя угля, одну или несколько горелок для газификации угольной пыли с газифицирующим агентом и образования струи первичного газа, установленных под выступом шахты Д. чдля его осуществления уголь посредстОМ ПРОСЕИВВНИЯ разлагается на кусковую и пылевидную части и кусковаячасть подается в шахтный газификатор,в то время как пылевидный уголь гази уфицируется а горелке, а возникающийпри этом первичный газ направляется в шахтный газификатор для сушки и га 5 эвъэвд взификации. Жйдкйй шлак собирается на наклонном днешахтного газификатора перед образованной как уступ нижней свободной поверхностью засыпки из.кускового угля и оттуда может выпус- 5 каться через отвод для шлака. На процесс можно воздействовать посредством вдувания водяного пара. При-этом. способе отвод шлака представляет проблему, в частности, если работа ведет-по-ся под давлением. Кроме того, известный способ является неэкономичным так как для подачи водяного пара затрачивается дополнительная энергия.Целью изобретения является повыше-15 ние экономичности процесса за счет использования теплажидкого шлака.Цель достигается тем, что согласно способу получения горючих газов из угля с помощью гааифицирующих агентовго включающему газификацию угольной пыли кислородом или кислородсодержащим газом и паром и/или углекислым газом в одной или нескольких горелках.подачу получающегося первичного газа через слой из крупных кусков угля в противотокеснизувверх с образованием горючегогаза и жидкого шлака, дтводи 25МОГО ИЗ НИЖНЕЙ ЧЕСТИ ГЭЗНФИКЗТОВЗ, идкий шлак собирают в нижней части до гаификатора в шлакоеой ванне И выводят из шлаковой ванны путем сливаего через переливной порог при свобод ном падении в емкость с охлаждающейводой, одну или несколько струй первичного газа направляют на свободную поверхность шлаковой ванны в противотоке к жидкому шлаку, жидкий шлак во время свободного падения гоанулируют с помощью одной или нескольких водя- да ных струй с образованием пара, по крайней мере, часть этого пара подводят к слою угля в качестве газифицирующего агента. бПричем поддерживают соотношение между весовым расходом водяных струй и шлака 21 -10.Струи воды имеют скорость истечения.20-100 м/с. д Образующуюся в ванне с охлаждающей водой смесь гранул шлака и охлаждающей воды отводят из емкости с охлаждающей водой, снижают давление, гранулы шлака отфильтровывают а очищенную охлаждающую воду БОЗВОЭЩЗЮТ В ПРО цессна стадию гранулирования ДЛЯ Обй разования водяных струй. -Устройство для осуществления спотц соба включающее шахту газификатора, 3снабженную в верхней части средством для загрузки угля и в нижней части выступом для образования свободной поверхности слоя угля, одну или не- сколько горелок для газификации уголоной пыли с газифицирующим агентом и. образования струй первичного газа,установленных под выступом шахты,дополнительно содержит в нижней части шахты переливной порог для образования шлаковой ванны, емкость, запол ненную охлаждающей водой, и однуилинесколько форсунок для подачи водяных струй, расположенных ниже Переливного порога и направленных на свободно.падающий шлак. Причем переливной порог охлаждающими трубами . Шахта снабжена охлаждающими трубани. . Выступ направлен внутрь шахты Кроме того, устройство содержит один или несколько водоохлаждаемых шнеков, расположенных над и/или под выступом. . Кроме того, устройство содержит. подключенные к емкости для охлажда-ющей воды емкость для сброса давления и фильтр для шлаковых гранул,труба для отвода охлаждающей воды кое торого подсоединено к форсунке для подачи водяных струй на гранулирование шлака. д Жидкий шлак во время свободного падения между сливным порогом и ем снабженодной или нескольких водяных струй распыляется сохлаждением шлака и образованием пара и по меньшеймере часть пара подается к более крупному углю предпочтительно к нижней своб 0 дН 0 Й Поверхности засыпки в качестве технологического пара. Тем самым эффективно используется,тепло жидкого шлака, а возникающий при этом водяной пар может непосредственно смешиваться с подаваемым из горелкисодержащим 601 первичным газом перед его-поступленгэм в более крупный уголь, предпочтительно нижнюю свободную поверхность засыпки. У видов угля с содержанием шлака выше 2-10 в зависимости от требуемого сот стана газа вообще не требуется больше дополнительного пара. Если содержание шлака угля составляет 202 и более, то парообразсвание согласно предложенному способу настолько велико,что может-быть более экономично неИСПОЛЬЗОВЗТЬ ВЕСЬ пар.в КЭЧЕСТБЕ ТЕХ нологического пара, а отводить частичный поток, например использовать для просушивания угля иЛипроизводства механической или электрической энергии. 5 Для образования водяных струй могут использоваться охлаждающая вода для Ппоцесса или же конденсат, который осаждается в подключенной газоочистке а также другие сточные воды под нагрузкой, которые осаждаются в предварительном или дополнительном про цессах. На основании этого предложенный способ очень удобен для окружающей среды, так как не выбрасываются 5 сточные воды процесса, а наоборот,принимаются доугие загрязненные сточные воды.Для эффективного гранулирования и Парогенерации целесообразно поддержи-10 вать поток массы водяных струй суммарно в 2-10 раз большим, чем поток массы сливаемых шлаков.При этом для водяных струй целесообразна скорость потока 20-100 м/с. 35Если поток массы и/или скорость потока водяных струй будут регулироваться, то можно воздействовать на интенсивность гранулирования.По меньшей мере, одна струя первичд 0 ного газа направляется изгорелок на свободную поверхность шлаковой ванны. Таким образом также достигается полная газификация еще всплывающего в шлаковой ванне угля и относительно 35 высокаятемпература, а тем самым жидкотекучесть шлаковой ванны. . .Если далее струю первичного газа Еаправить через сливной порог востречном потоке к жидкому шлаку, то до сливной порог простым способом мо жет предохраняться от засорения всплывающими кусками угля.Струя первичного газа направляется таким образом и настолько близкодд к месту, на которое попадают водяные струи, что возникающий при распылении шлака пар увлекается струей первичного газа в направлении более крупного угля, предпочтительно нижней 5 свободной поверхности засыпки. Посредством этого можно достигнуть эффективной подачи возникающего при распылении пара в засыпку угля.лаждающей водой смесь из охлаждающей воды и гранулята шлака отводить из емкости с охлаждающей водой, 0 ТФИЛЬТВовывать гранулят шлака, а очищенную охлаждающую ВОДУ, В НЕОБХОДНМОМ СЛУ чае с добавлением дополнительной воды, возвращать для образования водяных струй, то не возникают загрязняющие окружающие среду сточные воды.В качестве дополнительной воды можно использовать промывочную воду очистки газа-продукта после удаления НЕМ,Образование сложных цианидов при абсорбции НСН из газа-продукта в охлаждающей воде и последующей реакции НС со шлаком предотвращается посредством относительно большого наличия кислорода в первичном газе и чистого потока пара из водяной ванны в направлении сливного порога и в направлении нижней свободной поверхности засыпки угля.Перед отфильтровыванием гранулята шлака из смеси охлаждающей воды и гранулята шлака его еще можно разгружать от давления возникающий при этом пар может подаваться для ути лизации.Вследствие того, что струи первичного газа направлены на нижнюю свободную поверхность засыпки, там, несмотря на отфильтровывание капелек шлака из потока первичного газа,происходит эффективная газификация. Это обстоятельство поддерживается еще тем, что если в шахту заходит, по меньшей мере, одинподающий механизм,например охлаждаемый водой шнек, для перемещениякускового угля в направлезасыпки, то тогда эта свободная поверхность остается в движении и постоянно обновляется.Слив загрязняющих окружающую среду сточных вод предотвращается Тогда,когда у предложенного устройства к ванне с охлаждающей водой дополнительно подключен, в необходимом случае с промежуточным включением разгрузочного резервуара, фильтр гранулята шлаКЭ 3 ВЫХОД ДЛЯ ОХЛаЖДающей.воды котороГО соединен с трубкой для водяной СТРУИНа фиг. 1 показано устройство для газификации, вертикальный разрез на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг, Т на фиг. д - схема повторного использования охлаждающей воды.Резервуар 1 под давлением снабжен внешней изоляцией и образует шахтныйгазищикатор. Резервуар имеет вертикальный верхний участок и отходящий под углом в сторону нижний участок. В стенке резервуара установлена горелка 2. Резервуар 1 снабжен охлаждаю-5 щим коробом 3 из трубопроводов, шлюзом Ц, к которому подсоединен трубопровод 5 для подачи нейтрального газа, трубой 6 для отвода получаемых газов. К коробу 3 подсоединены тру- бопроводы 7 и В для подвода иотвода охлаждающей воды, В шахте установлены водоохлаждаемые шнеки 9 и 10. В шахту загружается угольная засыпка 11,имеющая верхнюю 12 и нижнюю 13 сво- 15 бодные поверхности. В-нижней части резервуара расположена шлаковая ванна 1 д, на свободную поверхность шпака направлена струя 15 первичного газа, выходящая из горелки 2. Шлако- 20 вая ванна тд имеет сливной порог 16. Жидкий шлак подают в емкость 17 с охлаждающей водой. Устройство работает следующим образом. - 35 В верхнем участке резервуара 1 ПОД давлением загружается кусковой уголь через шлюз д, который после каждой загрузки омывается нейтральным газом,например паром, через трубопровод 5.-30 Кусковой-уголь попадает в расположенный в-резервуаре 1 охлаждающий короб 3 из трубопроводов охлаждающей воды И образует в нем засыпку 11 с имеющим верхнюю свободную поверхность 12-35 насыпным конусом Трубопроводы охлаждающего короба 3 снабжаются через нижний кольцевой коллектор 18, к ко торому ведут спускные трубы 19, расположенные в промежуточном прострвнстчо ве между охлаждающим коробом 3 и ревервуаром 1, от верхнего кольцевого распределителя 20, к КОТОРОМУ П 0 дКЛЮ чен трубопровод 7 подвода охлаждающей воды. Поднимающаяся в охлаждающем кр-45 робе 3 охлаждающая вода попадаЕТ Ви оттуда отводится через ТРУ 50 ПР 0 Вд 8 для отвода охлаждающей воды. ОХПВЖДЭ ющий короб 3 имеет в нижней трети на-50 лравленный внутрь выступ 22 который Ьбрааует верхнюю границураслоложен ной под ним камеры 23. На оснбвании имеющегося в охлаждающем КР 5 Е 3 С сужения на нижнем конце засыпки 11 55неизбежно возникает расположенная наклонно ш виде уступа нижняя свободная поверхность 13, которая ОГВЭНИЧИВЭВТкамеру 2. Внизу засыпка 11 расположена на образованной в нижней части охлаждающего короба 3 также охлаждающими трубопроводами 2 д шлаковой ванны. В нижней части, т.е. ниже выступа 22. внутренняя сторона охлаждаюЩеГО короба 3, включая шлаковую ванНУ 1 д, снабжена изолирующей массой 25 СЛИВНОЙ ПОООГ 16 (фиг.3) выполнен Ч-образным. Между нижней свободной поверхностью 13 и сливным порбгом 16 при работе шахтного газификатора в шлаковой ванне 1 д может собираться жидкий шлак с одной свободной поверхностью. Свободная поверхность шлаковой ванны 1 д ограничивает камеру 23 снизу до отверстия 26 для прохода па ре.Внешняя часть камеры 23 ограничена от охлаждающего короба 3 массой 25. Непосредственно напротив сливного ло рога 16 в стенке резервуара 1 поддавлением установлена горелка 2, к которой подаются пылевидный уголь,кислород или кислородсодержащийгаз, а в необходимом случае дополнительный пар. Образованная горелкой 2 струя 15 первичного газа направлена наклонно вниз в направлении на нижнюю свободнущдповерхность 13 и свободную поверхность шлаковой ванны 1 дТаким образом достигается интенсивная.газификация на нижней свободной.поверхНости 13 а также всплывающего в шлаковой ванне 1 д угля и предотвращается засорение сливного порога 16,так как струя 15 первичного газа направлена навстречу текущемук сливному порогу 16 потоку шлака. Жидкий шлак, который проходит через сливной порог 16, образует падающий поток шлака в отверстии 26 для прохода пара. На свободно падающий поток шлака направлена выходящая из установленной в стенке резервуара 1 трубки 27 струя 28 воды под напором. Посредством этого жидкий шлак мелко распыля ется и охлаждается. Одновременно обра зуется пар, который в качестве технот логического пара через отверстие 26 для прохода пара увлекается струей 15 первичного газа в камеру 23 И там вместе спервичным газом поступаетна нижнюю свободную поверхность 13 засыпки 11. Как струя 15 ПЭВВИЧНОГО газа, так и струя 28 воды ПОД напором могут регулироваться, чтобы управ лять ходом процесса н воздействовать.